化工原理课件(天大版)第五章 蒸发.ppt

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1、第五章蒸发蒸发设备单效蒸发多效蒸发概述将含有不挥发性溶质的稀溶液中部分溶剂汽化、除去的单元操作，称为蒸发。蒸发操作的目的（1）获得浓缩的溶液（2）获得固体溶质（3）除去杂质什么是蒸发?溶剂S溶质A（不挥发）溶剂S加热蒸发操作的流程：除沫器二次蒸汽蒸发室加热室（生蒸汽）不凝性气体冷凝器蒸发操作的分类操作压力加压蒸发减压蒸发常压蒸发二次蒸汽利用单效蒸发多效蒸发操作形式连续蒸发间歇蒸发蒸发操作的特点：传质—传热能耗大从进口到出口传热温差逐渐减小（∵浓度↑，沸点↑）易结垢、粘度逐渐变大而使传热条件恶化第一节蒸发设备间壁式蒸发器：*直接接触式蒸发

2、器：其它蒸发器：——溶液在蒸发器中作循环流动。间壁式蒸发器中央循环管式蒸发器、悬框式蒸发器、列文式蒸发器（外循环蒸发器）一、结构与特点1．循环型蒸发器1）中央循环管式蒸发器（自然循环型）其截面积一般为其它加热管总截面积的40～100%料液生蒸汽应用广泛，适用于处理量大、结垢不严重的物系。优点：结构紧凑、制造方便、传热较好及操作可靠等，应用十分广泛。缺点：（1）循环速度较低，管内流速<0.5m/s；（2）溶液在加热室中不断循环，使其浓度始终接近完成液的浓度，因而溶液粘度大、沸点高，有效温度差小。（3）设备的清洗和维修也不够方便。2）悬框式

3、蒸发器（自然循环型）溶液沿加热管中央上升，而后循着悬筐式加热室外壁与蒸发器内壁间的环隙向下流动而构成循环。溶液循环速度比标准式蒸发器大，可达1.5m/s。优点：这种蒸发器的加热室可由顶部取出进行清洗、检修或更换，而且热损失也较小。缺点：结构复杂，单位传热面积的金属消耗较多。其截面积一般为其它加热管总截面积的100～150%加热室3）列文式蒸发器（外循环式）加热室中的溶液不沸腾，在沸腾室内才开始沸腾，因而溶液的沸腾汽化由加热室移到了没有传热面的沸腾室，从而避免了加热管内结晶或污垢的形成。溶液循环速度可达2.5至3m/s以上，故总传热系数亦

4、较大。缺点：液柱静压头效应引起的温度差损失较大，要求加热蒸汽有较高的压力。设备庞大，消耗的材料多，需要高大的厂房。加热室沸腾室蒸发室循环管除沫器其截面积约为加热管的总截面积的2～3倍。挡板4）外热式蒸发器加热室单独放置，好处之一是可以降低整个蒸发器的高度，便于清洗和更换；好处之二是可将加热管做得长些，循环管不受热，从而加速液体循环。循环速度可达1.5m/s。蒸发室循环管加热室对循环型蒸发器，除了上述自然循环外，还可以采用强制循环，循环速度的大小可通过泵的流量调节来控制，一般在2.5m/s以上。5）强制循环型升膜式蒸发器-----价廉

5、降膜式蒸发器-----价廉刮板式蒸发器升-降膜式蒸发器溶液在蒸发器中只通过加热室一次，不作循环流动。溶液通过加热室时，在管壁上呈膜状流动，故习惯上又称为液膜式蒸发器。用于热敏性、高粘性、易结垢产品的浓缩、蒸馏或提纯。溶液不循环带来好处有：（1）溶液在蒸发器中的停留时间很短，因而特别适用于热敏性物料的蒸发；（2）整个溶液的浓度，不象循环型那样总是接近于完成液的浓度，因而这种蒸发器的有效温差较大。间壁式蒸发器2、单程型蒸发器料液在加热管内受热汽化，生成的蒸汽在加热管内高速上升（常压下汽速为20～50m/s，减压下汽速可达100至160m/s

6、或更大些）。溶液被上升的蒸汽所带动，沿管壁成膜状上升并继续蒸发，汽、液混合物在分离器内分离。1）升膜式蒸发器加热管直径约为25～50mm，管长和管径之比约为100～150分离器优点：溶液在蒸发器中不循环，停留时间很短，因而特别适用于热敏性物料的蒸发；整个溶液的浓度，不象循环型那样总是接近于完成液的浓度，因而这种蒸发器的有效温差较大。由于溶液呈膜状流动，因而对流传热系数较大。缺点：对进料负荷的波动相当敏感，当设计或操作不适当时不易成膜，此时，对流传热系数将明显下降。适用场合：适用于黏度较小的（小于0.05Pa·s）、蒸发量较大、易受热分解

7、的热敏性溶液者；不适用于粘度很大，易结晶或易结垢的物料的蒸发。2）降膜式蒸发器料液是从蒸发器的顶部加入，在重力作用下沿管壁成膜状下降，并在此过程中蒸发增浓，在其底部得到浓缩液。降膜式蒸发器可以蒸发浓度较高、粘度较大（0.05～0.45Pa·s）、蒸发量较小、热敏性的物料。但因液膜在管内分布不易均匀，传热系数比升膜式蒸发器的较小，仍不适用易结晶或易结垢的物料。刮板3）刮板式蒸发器适用于黏度较大（大于1～10Pa·s及以上者）。简称薄膜蒸发器，是一种利用外加动力成膜的单程型蒸发器。优点：热阻影响小，传热系数大，停留时间短，一般为数秒或几十秒

8、，故可适应于高粘度（如栲胶、蜂蜜等）和易结晶、结垢、含固体、热敏性的物料。缺点：结构复杂，动力消耗大，处理量很小且制造安装要求高。预热室升膜加热室降膜加热室4）升、降膜式蒸发器升降膜式蒸发器将升膜和降膜蒸发